La tubuline est une protéine qui joue un rôle crucial dans la structure et la fonction des cellules. C’est le composant principal des microtubules, qui sont de longues fibres creuses qui fournissent un support structurel, aident la cellule à se diviser, lui donnent sa forme et agissent comme des pistes pour déplacer la cargaison moléculaire à l’intérieur de la cellule.
Il existe deux types de tubuline : l’alpha-tubuline et la bêta-tubuline. Ensemble, ils forment des blocs de construction dimériques (en deux parties), s’assemblant spontanément en microtubules qui subissent d’autres cycles continus d’assemblage et de désassemblage.
Le code tubuline
Pour affiner les microtubules, les dimères subissent diverses modifications post-traductionnelles (PTM), qui sont des modifications chimiques qui se produisent après leur synthèse et peuvent affecter leur structure, leur activité et leurs interactions avec d’autres molécules.
Deux PTM importants ont lieu sur la queue non structurée de l’alpha-tubuline : la polyglutamylation, qui ajoute des chaînes d’acides aminés glutamate, et la détyrosination, qui élimine l’acide aminé tyrosine final. Ces PTM, entre autres, se retrouvent ensemble dans des microtubules stables, par exemple dans des neurones.
Les combinaisons de PTM forment ce que les scientifiques appellent un « code de la tubuline », qui est lié à des fonctions spécifiques des microtubules. Les PTM de tubuline sont essentiels au bon fonctionnement des microtubules.
La dérégulation des PTM a été liée à diverses maladies, notamment le cancer, la neurodégénérescence et les troubles du développement. Par conséquent, comprendre l’importance des PTM de la tubuline est crucial pour faire progresser nos connaissances sur ces maladies et développer des thérapies potentielles. Le problème est que les mécanismes qui régissent ces modèles de PTM ne sont pas bien compris, principalement parce que nous n’avons pas les outils pour disséquer la fonction et la régulation des PTM de la tubuline.
Les tubulines « designer » aident à déchiffrer le code de la tubuline
Des scientifiques de l’EPFL et de l’Université de Genève (UNIGE) viennent de mettre au point une méthode chimique pour concevoir une tubuline entièrement fonctionnelle portant des combinaisons précises de modifications post-traductionnelles (PTM). L’étude a été menée par les professeurs Beat Fierz (EPFL) et la professeure assistante Charlotte Aumeier (UNIGE), en collaboration avec les laboratoires de Pierre Gönczy (EPFL) et Carsten Janke (Institut Curie), et donne un aperçu de la façon dont des PTM spécifiques régulent la fonction de la tubuline dans les cellules.
La méthode utilise l’épissage de protéines chimio-enzymatiques pour attacher des queues d’alpha-tubuline synthétiques qui ont été modifiées avec divers degrés de polyglutamate à des molécules de tubuline humaine. L’utilisation de ces «tubulines de conception» a permis aux chercheurs d’assembler pour la première fois des microtubules modifiés de manière homogène.
Les chercheurs ont également découvert que la polyglutamylation de l’alpha-tubuline facilitait sa détyrosination en renforçant l’activité du complexe protéique vasohibine/SVBP, l’enzyme clé responsable de cette modification. L’équipe a confirmé ses découvertes en modifiant les niveaux de polyglutamate dans les cellules vivantes et en observant les effets sur l’élimination de la tyrosine.
L’étude présente une nouvelle approche pour concevoir des tubulines avec des PTM spécifiques et révèle une nouvelle interaction entre deux systèmes de régulation clés qui contrôlent la fonction de la tubuline : la polyglutamylation et la détyrosination.
La nouvelle méthode de production de tubulines avec des PTM définis peut faire progresser notre compréhension de leur fonction moléculaire et fournir des informations sur la façon dont la dérégulation de ces PTM conduit à des maladies.
Sur la base de ces travaux, les laboratoires de Fierz et Aumeier, ainsi que Jens Stein de l’Université de Fribourg et Michael Sixt de l’ISTA de Vienne ont reçu une subvention Sinergia du Fonds national suisse pour étudier comment les PTM de la tubuline contrôlent le cytosquelette dans les cellules immunitaires migrantes. .
